NL9301307A - Electrisch geleidend tonerpoeder voor beeldontwikkeling in electrostatische, elektrofotografische of magnetografische beeldvormingsprocessen. - Google Patents

Description

Electrisch geleidend tonerpoeder voor beeldontwikkeling in electrostatische, elektrofotografische of magnetografische beeldvormingsprocessen

De uitvinding heeft betrekking op tonerpoeder dat naast thermoplastisch bindmiddel, en andere in tonerpoeders gebruikelijke toevoegingen, zoals b.v. magnetisch aantrekbaar materiaal, en/of kleurgevende bestanddelen elektrisch geleidend materiaal, bevat om het tonerpoeder de gewenste elektrische geleiding te geven om het door inductieve aantrekking op een ladings- of potentiaalpatroon te kunnen afzetten.

In de electrostatografie en elektrofotografie is het bekend om voor de vorming van een zichtbaar beeld gebruikte maken van elektrisch geleidend tonerpoeder dat een specifieke weerstand heeft van minder dan 10^2ohm.cm, bij voorkeur tussen 10^ en 1()9 Ohm.cm., gemeten zoals beschreven in voorbeeld 1 van Brits octrooischrift 1406983. Voorbeelden van beeldvormingsprocessen waarin zulk elektrisch geleidend tonerpoeder wordt toegepast zijn o.a. te vinden in het zojuist genoemde Britse octrooischrift 1406983, Europees octrooischrift 0310209 en Amerikaans octrooischrift 3563734.

Ook in magnetografische beeldvormingsprocessen kunnen elektrisch geleidende, magnetisch aantrekbare tonerpoeders met voordeel worden toegepast, zoals onder meer beschreven in Amerikaans octrooischrift 5154944.

Elektrisch geleidende tonerpoeders bestaan doorgaans uit thermoplastische harsdeeltjes waarin toevoegingen, zoals kleurgevende bestanddelen en eventueel magnetisch aantrekbaar materiaal, in fijn verdeelde of opgeloste toestand aanwezig zijn en die, verdeeld over het volume van de deeltjes en/of aangebracht aan of dicht onder het oppervlak van de deeltjes, elektrisch geleidend materiaal bevatten.

Een veel toegepast elektrisch geleidend materiaal is koolstof, waarbij de koolstofdeeltjes bij voorkeur aan het oppervlak van de tonerdeeltjes zijn gehecht of geheel dan wel gedeeltelijk in het oppervlak daarvan zijn ingebed. De koolstofdeeltjes dienen daarbij tevens als kleurgevend bestanddeel. Voorbeelden van deze tonerpoeders zijn beschreven in Brits octrooischrift 1406983 en Amerikaans octrooischrift 3639245.

Voor elektrisch geleidende, gekleurde tonerpoeders wordt gebruik gemaakt van elektrisch geleidende, kleurloze, relatief transparante stoffen zoals bijvoorbeeld tinoxide dat ter verhoging van de elektrische geleiding is gedoteerd met antimoon of fluor. Ook in dit geval wordt het geleidende materiaal bij voorkeur op het oppervlak van de tonerdeeltjes afgezet Zie Europese octrooiaanvrage 0441426.

Afzetting van het geleidende poedermateriaal aan het oppervlak van de tonerdeeltjes heeft het voordeel dat relatief weinig materiaal nodig is, meestal niet meer dan 8 gew.%, om de gewenste elektrische geleiding te realiseren.

Bij de bereiding van het tonerpoeder is het wel nodig te zorgen dat een minimum aan los, niet aan het oppervlak gehecht geleidend poeder aanwezig is. Het fijne geleidende poeder kan zich afzetten op het beeldregistratie-element (fotogeleidend of diëlektrisch oppervlak) waardoor de levensduur daarvan sterk wordt verminderd.

Wanneer het geleidende poeder over het volume van de tonerdeeltjes wordt verdeeld, wordt de gewenste elektrische geleiding veelal eerst bereikt bij gewichtspercentages geleidend poeder van meer dan 25. Deze grote hoeveelheden geleidend poeder hebben dan weer een nadelig effekt op de warmte-fixeereigenschappen van het tonerpoeder.

De uitvinding betreft tonerpoeder volgens de aanhef dat is gekenmerkt dat het als geleidend materiaal een complex bevat van een polyaniline en een protoniserend zuur.

Het tonerpoeder volgens de uitvinding bevat als geleidend materiaal een polymere verbinding die in een dunne polymeer-matrix op het oppervlak van de tonerdeeltjes is afgezet of als een geleidende matrix in het volume van de tonerdeeltjes kan zijn verdeeld.

Geschikte polyanilines alsmede in combinatie daarmee te gebruiken complexerende, protoniserende zuren zijn beschreven in de internationale octrooiaanvrage WO 92/22911.

Onder de daar genoemde materialen zijn voor toepassing in tonerpoeder volgens de uitvinding de geprotoniseerde polyanilines met een geleiding van meer dan 1 S/cm in het bijzonder geschikt gebleken.

De keuze van het geleidende polyaniline complex wordt mede bepaald door de thermoplastische hars of harsmengsel dat als hoofdbestanddeel van het tonerpoeder wordt gebruikt. Vanzelfsprekend dienteen polyaniline complex te worden gebruikt dat met de tonerhars (of het tonerharsmengsel) verdraagzaam is en bij voorkeur wordt een polyaniline complex gebruikt dat in een smelt van de tonerhars zodanig fijn kan worden verdeeld dat een geleidend eindprodukt wordt verkregen.

Aldus kan bij een juiste keuze van het polyaniline complex het tonerpoeder volgens de uitvinding op eenvoudige wijze worden bereid door de thermoplastische hars of harsen die het hoofdbestanddeel van het tonerpoeder vormen, te smelten en de noodzakelijke toevoegingen (zoals magnetiseerbaar materiaal en/of kleurgevende bestanddelen) samen met het geprotoniseerde complex of het polyaniline en protoniserende zuur in de smelt te verdelen. Na afkoeling van de smelt wordt de massa vervolgens tot deeltjes van de gewenste deeltjesgrootte gemalen.

In combinatie met de in tonerpoeders veelvuldig gebruikte epoxy- en fenoxyharsen, polyesterharsen afgeleid van een gealkoxyleerd bisfenol en een dicarbonzuur zoals fumaarzuur en mengsels van epoxy- en polyesterharsen zijn polyaniline complexen van het polyaniline-emeraldine, geprotoniseerd met kamfersulfonzuur of dodecylbenzeensulfonzuur bijzonder aantrekkelijk.

Behalve door mengen in de harssmelt kunnen tonerpoeders volgens de uitvinding worden verkregen door de thermoplastische hars in een geschikt, liefst polair oplosmiddel op te lossen, het geprotoniseerde polyaniline complex, of het polyaniline en protoniserende zuur in de oplossing te verdelen, daarna de andere toevoegingen in de vloeistof te verdelen en vervolgens het oplosmiddel te verdampen en de vaste massa tot deeltjes van de gewenste grootte te malen. Een alternatief voor verdampen van het oplosmiddel en malen van de vaste massa is het sproeidrogen van de dispersie.

Op bovenbeschreven wijzen kunnen volumegeleidende tonerpoeders worden bereid, waarbij voor het bereiken van de gewenste elektrische weerstand van tonerpoeder (meestal tussen 10^-10^ Ohm. cm) slechts 5 -10 gewichtsprocent polyaniline complex nodig is gebleken. Hierdoor worden volgens de uitvinding tonerpoeders met goede warmtefixeereigenschappen verkregen.

Ook kan tonerpoeder worden bereid door thermoplastische harskernen te bereiden waarin de toevoegingen (o.a. magnetiseerbaar materiaal en kleurgevend materiaal) fijn zijn verdeeld en deze thermoplastische harskernen vervolgens te bekleden met een geleidende polymeer matrix, bij voorkeur bestaande uit 5 -10 gew.% geprotoniseerd polyaniline complex en 90 - 95 gew.% van dezelfde thermoplastische hars als ook in de kernen zelf aanwezig is. Op deze wijze wordt oppervlakte-geleidend tonerpoeder verkregen dat vrij is van fijn elektrisch geleidend poederstof.

Omdat de volgens de uitvinding toegepaste geprotoniseerd polyaniline complexen vrijwel kleurloos zijn, zijn zij bijzonder geschikt voor de bereiding van elektrisch geleidende, gekleurde tonerpoeders.

Voorbeeld 1 100 g. polyesterhars (Atlac 500 T van I.C.I., Engeland) werden gesmolten, waarna aan de smelt 9 g. geprotoniseerd complex van polyaniline-emeraldine en kamfersulfonzuur, bereid volgens de voorschriften van de voorbeelden 1 en 3 van de octrooiaanvrage WO 92/22911 werden toegevoegd en daarin goed verdeeld.

Vervolgens werden aan de gesmolten massa toegevoegd en homogeen daarin verdeeld: 33 g. magnetiseerbaar pigment (type Bayferrox B 318 M van Bayer AG, Duitsland).

Na afkoeling werd de vaste massa gemalen en gezeefd waarbij deeltjes met een deeltjesgrootte tussen 10 en 25 micrometer werden afgescheiden.

Het aldus verkregen tonerpoeder had een specifieke weerstand van ca. 1 θ8 Ohm. cm en kon met goed resultaat worden gebruikt voor de zgn. magneetborstelontwikkeling van op een fotogeleiderelement gevormde latente ladingsbeelden.

Voorbeeld 2 160 g. Polyesterhars als gebruikt in voorbeeld 1 werden gesmolten, waarna in de smelt homogeen werden verdeeld: 20 g. Carbonylijzer met een gemiddelde deeltjesgrootte van circa 3 micrometer 2,4 g. Astra Phloxine 0,8 g. Basonyl Rot 560-perchloraat 3.2 g. Macrolex Fluorescent Yellow 10 GN.

Na afkoelen werd de smelt gemalen en gezeefd waarbij deeltjes met een deeltjesgrootte tussen ± 10 en ± 20 micrometer werden afgescheiden. De aldus verkregen kernen werden onder roeren snel toegevoegd aan een oplossing bevattende: 20 g. polyesterhars (Atlac 500 T) 1.2 g. complex van polyaniline en docecylsulfonzuur bereid volgens voorbeeld 2 van de octrooiaanvrage WO 92/22911 0,4 g. Basonyl Rot 560-perchloraat 150 ml. o-Cresol

De dispersie werd vervolgens gesproeidroogd. Aldus werd rood gekleurd tonerpoeder verkregen, waarvan de weerstand ± 10? Ohm.cm bedroeg.

Claims (5)

1. Elektrisch geleidend tonerpoeder waarvan de afzonderlijke deeltjes thermoplatische hars, elektrisch geleidend materiaal en eventueel andere in zulke tonerpoeders gebruikelijke toevoegingen, zoals magniseerbaar materiaal en/of kleurgevend materiaal, bevatten, met het kenmerk dat het elektrisch geleidende materiaal bestaat uit een geprotoniseerd polyaniline complex.

2. Tonerpoeder volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het geprotoniseerde polyaniline complex over het volume van de thermoplastische hars is verdeeld.

3. Tonerpoeder volgens conclusie 2 met het kenmerk dat het geprotoniseerde polyaniline complex aanwezig is in een hoeveelheid tussen 5 en 10 gewichtsprocent.

4. Tonerpoeder volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het geprotoniseerde polyaniline complex in een polymeermatrix aan het oppervlak van de tonerdeeltjes aanwezig is.

5. Tonerpoeder volgens een of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het geprotoniseerd polyaniline complex een geleiding heeft van ten minste 1 S/cm.